ITRM960482A1

ITRM960482A1 - Dispositivo di azionamento per freno a disco

Info

Publication number: ITRM960482A1
Application number: IT96RM000482A
Authority: IT
Inventors: Hans Baumgartner; Dieter Bieker
Original assignee: Knorr Bremse Systeme
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-05
Also published as: IT1284860B1; DE19525722C2; DE19525722A1; ITRM960482A0

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "DISPOSITIVO DI AZIONAMENTO PER FRENO A DISCO"

La presente invenzione concerne un dispositivo di azionamento per un freno a disco secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Dispositivi di azionamento del tipo in questione vengono impiegati specialmente, ma non esclusivamente, per quei veicoli commerciali e ferroviari i cui freni a disco vengono azionati per mezzo di un impianto di frenatura ad aria compressa. Un dispositivo di azionamento secondo il preambolo della rivendicazione 1 è noto dalla DE 41 31 630 al. Questo noto dispositivo di azionamento presenta una traversa disposta in una pinza del freno in modo da potersi spostare in direzione assiale del desco del freno, la quale traversa porta almeno un pezzo premente che, durante l’azionamento, spinge un ceppo del freno contro il disco dello stesso, per cui la pinza del freno si sposta in direzione assiale in modo che , infine, anche la pinza opposta del freno venga spinta contro il disco del freno e questo venga bloccato corrispondentemente alla pressione frenante di volta in volta applicata.

Per l'esecuzione del processo di azionamento, cioè per lo spostamento della traversa, in questo noto dispositivo di azionamento è previsto un dispositivo ad eccentrico realizzato all'interno della travasa e sostenuto in modo fisso nella pinza del freno. L'asse di supporto del dispositivo ad eccentrico si estende, in questo caso, trasvesalmente alla direzione assiale del disco del freno e trasversalmente all'asse longitudinale della traversa. Il dispositivo ad eccentrico è costituito, pertanto, sostanzialmente, da un albero collocato in due supporti realizzati su etnrambi i lati della traversa nella pinza del freno, il quale presenta una zona centrale dell'eccentrico che, a sua volta, è disposta in un supporto associato della traversa, come mostra, ad esempio, la figura 1 della presente domanda. Il dispositivo ad eccentrico viene ruotato da un dispositivo di comando appropriato come, in particolare, da una leva azionata da un cilindretto prenumatico o idraulico del freno,

in questo noto dispositivo di azionamento , un problema importate è dato dal fatto che il dispositivo ad eccentrico, durante l'azionamento applica una coppia di rovesciamento laterale sulla traversa in modo che - se nella traversa è previsto soltanto un pezzo premente - questo venga compresso in modo adeguatamente disuniforme contro il ceppo del freno. Se invece - come avviene in genere in caso di impiego di una tale traversa - sono previsti due pezzi prementi, disposti, rispetto all'asse longitudinale della travesa, in ciascuna zona terminale della traversa, i due pezzi prementi vengono spinti con forza diversa contro il ceppo del freno. In entrambi i casi si ha, quindi, nella zona caricata in modo corrispondentemente più forte, una maggiore usura che, normalmente, viene indicata come usura obliqua periferica. Siccome l'eccentrico supplementare, necessario, secondo l'invenzione, a questo scopo, è producibile a costi relativamente bassi, il vantaggio raggiunto di una usura obliqua periferica estremamente bassa è legato soltanto a costi supplementari molto bassi. Inoltre, questo doppio sistema di supporto ad eccentrico costituisce una guida molto sicura ed affidabile per la traversa in modo che, infine, aumenti anche la sicurezza funzionale del dispositivo di azionamento e quindi del freno a disco.

Specialmente quando la traversa porta due pezzi prementi, disposti, rispetto all'asse longitudinale della traversa, in ciascuna zona terminale della travesa, secondo la rivendicazione 2 è particolarmente vantaggioso se i due eccentrici sono disposti sostanzialmente ad una determinata distanza reciproca nella parte centrale tra i due pezzi prementi su un linea che si estende in direzione assiale del disco del freno. In questo modo si ottiene che l'eccentrico supplementare necessario influisce sulla larghezza d'ingombro della traversa in modo da poter realizzare un dispositivo di azionamento con dimensioni compatte. Allo stesso tempo, questo dispositivo ad eccentrico consente un sostegno particolarmente sicuro e stabile della traversa in grado di contrastare bene la coppia di rovescimanto negativo.

Ciascun valore di eccentricità dei due eccentrici può essere reso sostanzialmente della stessa grandezza. Però, eventualmente, potrebbe essere anche utile impostare il valore dell’eccentricità dei due eccentrici in modo da risultare leggermente divesi così da contrastare una usura obliqua periferica. In pratica, sul ceppo del freno, per effetto della deformazione della pinza e simile, si manifestano, persino in presenza di caricamento a pressione assolutamente uguale del pezzo premente e rispettivamente dei pezzi prementi , carichi divesi in grado di causare, a lungo termine, una usura longitudinale periferica. Attraverso prove empiriche si può trovare ora un caricamento a pressione del pezzo premente e rispettivamente dei pezzi prementi, impostati diversamente in modo programmato in direzione esattamente opposta, che compensi la distribuzione della pressione prodotta dalla deformazione della pinza, impedendo, in questo modo, la manifestazione di usura obliqua periferica. Questa diversa regolazione può essere realizzata in modo estremamente semplice ed elegante con l'eccentricità diversamente impostata prevista secondo l'invenzione.

Gli eccentrici secondo l'invenzione sono formati, preferibilmente, da un albero disposto in due cuscinetti associati della pinza del freno, il quale presenta una zona centrale dell'eccentrico disposta in un cuscinetto associato della traversa. Inoltre è vantaggioso se l’eccentrico accoppiato con il dispositivo di comando presenta un diametro maggiore dell'altro eccentrico dato che quest'ultimo in pratica sarà sottoposto ad un carico minore. Inoltre, il dimensionamento appropriato degli eccentrici non costituisce un grande problema e può essere determinato, eventualmente, in modo empirico e rispettivamente mediante prove in esercizio.

Per quanto riguarda altri vantaggi e particolari dell'invenzione si rimanda, inoltre, alle rivendicazioni dipendenti.

L'invenzione viene illustrata più dettagliatamente in seguito nei disegni con riferimento alla descrizione di esempi di esecuzione. In essi:

La figura 1 mostra un primo esempio di esecuzione dell’invenzione con riferimento ad una vista in sezione trasversale lungo un dispositivo di azionamento e una pinza del freno;

la figura 2 mostra una vista in sezione trasversale lungo una linea A-A della figura 1;

la figura 3 mostra, con riferimento ad una vista in sezione tasversale, un secondo esempio di esecuzione dell’invenzione; e

la figura 4 mostra una vista in sezione trasversale lungo una linea A-A della figura 3.

Secondo la vista in sezione trasversale indicata nella figura 1 di un primo esempio di esecuzione del dispositivo di azionamento secondo la invenzione, una pinza di freno 10 è fissata, in modo di per sè noto, per mezzo di due cuscinetti assiali 11, all'assale di un veicolo in modo da impegnare da sopra un disco 1 del freno e da poter essere spostato in direzione assiale rispetto a questo. Su entrambi i lati del disco 1 del freno è disposto, di volta in volta, un ceppo 5 in un corrispondente incavo della pinza 10 del freno. Sul lato del disco 1 del freno rappresentato in alto nella figura 1 è disposto, in un involucro, preferibilmente incapsulato a tenuta di polvere e di acqua, della pinza 10 del freno, un dispositivo di azionamento, i cui componenti essenziali sono formati da una traversa 20, da due fusi di regolazione 30 con pezzi prementi 31 relativi avvitati nelle loro due estremità, da un dispositivo di sincronizzazione sotto forma di catena 35 e da un dispositivo di comando sotto forma di una leva rotante 60. La struttura precisa di un tale dispositivo di azionamento secondo l’invenzione viene illustrata più dettagliatamente in seguito.

Come emerge in particolare dalla vista in sezione trasversale della figura 2, che è stata presa lungo la linea A-A della figura 1, la traversa 20 è disposta per mezzo di due eccentrici nelle rispettive pareti laterali 10a e rispettivamente 10b dell'involucro della pinza 10 del freno. Un eccentrico superiore 40 e rispettivamente opposto al disco del freno è dimensionato, in questo caso, in modo da avere un diametro maggiore di un eccentrico 50 inferiore e rispettivamente opposto al disco del freno. Ciascuno dei due eccentrici 40 e 50 è costituito, sostanzialmente, da un albero 41 e rispettivamente 51, di volta in volta associato, disposto in un cuscinetto delle pareti laterali relative 10a e rispettivamente 10b dell'involucro della pinza 10 del freno, come si vede direttamente dalla figura 2. Ciascun eccentrico 40 e 50 presenta, nel suo centro, una zona 42 e rispettivamente 52 che, a sua volta, è disposta in un cuscinetto associato della traversa 20, come si può rilevare dalla vista in sezione trasversale della figura 1. Il centro della zona 42 e rispettivamente 52 dell’eccentrico è spostato, rispetto all'asse di rotazione dell'albero 41 e rispettivamente 51, per una misura prestabilita, indicata con v nella figura 1. Questo spostamento v detrermina l'eccentricità dell’eccentrico 40 e rispettivamente 50 in questione.

L'eccentrico superiore 40 e rispettivamente opposto al disco del freno è accoppiato su un lato con la leva rotante 60 che, a sua volta viene azionata e rispettivamente oscillata tramite un cilindretto idraulico o pneumatico (non indicato) del freno. Per effetto del suo diametro maggiore, la zona 42 dell'eccentrico superiore 40 è disposta lateralmente alla traversa in un cuscinetto a rulli (vedi Fig. 2), per cui è possibile ottimizzare il rendimento del dispositivo di azionamento. L'eccentrico inferiore 50 è disposto invece lateralmente alla traversa in un cuscinetto a strisciamento, dato che i carichi che si mamifestano per effetto del suo diametro comparativamente piccolo difficilmente consentono di impiegare un cuscinetto a rulli. Le prove eseguite hanno messo in evidenza però che, nel caso dell'eccentrico inferiore 50, persino in caso di impiego di un cuscinetto a striascimaneto non si manifesta alcuna sensibile riduzione del rendimento del dispositivo di azionamento.

Come si può rilevare in particolare dalla vista in sezione trasversale della figura 1, i fusi di regolazione 30 avvitati nelle due estremità della traversa 20 sono cavi nel loro interno e portano , rivolto verso il disco del freno, di volta in volta un pezzo premente 31 che poggia sul ceppo 5 relativo del freno. Tra ciascun pezzo premente 31 e il passaggio dell'involucro del dispositivo di azionamento è previsto un soffietto di tenuta. Nel fuso di regolazione 30 mostrato a sinistra nella figura 1 è disposto un dispositivo di registrazione azionato in modo appropriato dalla leva 60, il quale, durante la manifestazione di un'abrasione dei ceppi 5 dei freni, produce, attraverso un meccanismo appropriato, qui non illustrato più dettagliatamente, per mezzo della forza di azionamento della leva rotante 60, un avvitamento e rispettivamente uno svitamento dei fusi di regolazione 30 tale da mantenere costante il gioco di ventilazione tra il ceppo 5 del freno e la superficie di attrito del disco 1 del freno. 11 dispositivo di registrazione 33 è collegato, tramite la catena 35 che funge da dispositivo di sincronizzazione, con un'asta motrice 34 tramite la quale il movimento di registrazione del dispositivo relativo 33 viene tramesso al fuso di regolazione destro 30 in modo che detto fuso venga registrato con sincronismo.

La struttura e il funzionamento dei fusi di regolazione 30 e del dispositivo di regolazione 33 che li ruota non hanno importanza per le esigenze dell'invenzione per cui , per quanto riguarda i particolari più dettagliati, si rimanda alle relative pubblicazioni della richiedente.

In seguito viene illustrato brevemente in modo più dettagliato il funzionamento del dispositivo di azionamento secondo l'invenzione. Se la leva rotante 60 viene oscillata verso sinistra, nella rappresentazione della figura 1, dal cilindretto del freno, la traversa 20 viene spostata, corrispondentemente all'eccentricità v, attraverso il segmento 42 dell'eccentrico, per un tratto in direzione del disco 1 del freno corrispondente al tratto di azionamento della leva rotante 60 ridotta corrispondentemente alle leggi della leva. Il momento torcente e la coppia di rovesciamento laterale, applicati durante l'oscillazione della leva rotante 60 sull'eccentrico 40, vengono assorbiti dall'eccentrico 50 previsto inoltre secondo l'invenzione in modo che la traversa 20 si sposti completamente in linea retta e in guida sicura nella direzione assiale del disco 1 del freno indicata con X. I due pezzi prementi 31 vengono spinti, di conseguenza, con forza di uguale entità contro il lato posteriore del ceppo 5 del freno, cioè l'eccentrico 50 supplementare secondo l'invenzione impedisce che il pezzo premente 31 indicato a sinistra nella figura 1 venga spinto contro il ceppo 5 del freno con una forza maggiore del pezzo premente destro 31. In questo modo, una usura obliqua periferica prodotta da un diverso caricamento a pressione del ceppo 5 del freno può essere arrestata.

Se la leva 60 del freno viene oscillata ulteriormente durante l'azionamento, la pinza 10 del freno si sposta in direzione assiale fino a quando anche il ceppo opposto 5 del freno poggia sulla superficie di attrito del disco 1 del freno. Azionando ulteriormente la leva rotante 60 si sviluppa, quindi, una corrispondente pressione frenante che blocca, infine, il disco 1 del freno.

Nel processo di azionamento illustrato avanti, specialmente nella pinza 10 del freno si manifestano deformazioni elastiche che infine fanno in modo che, persino in caso di caricamento di forza completmente uniforme dei due pezzi premendi 31, sui ceppi 5 del freno agiscano forze diverse in modo che, in pratica, si possa manifestare pure una usura obliqua periferica. Questa usura periferica può essere contrastata, secondo l'invenzione, per il fatto che l'eccentricità dei due eccentrici 40 e 50 viene regolata diversamente in modo che il pezzo premente 31 che per effetto della deformazione elastica della pinza 10 del freno spinge con minor forza contro il ceppo 5 del freno subisca una corsa negativa tale da compensare questa differenza di pressione. Il doppio dispositivo ad eccentrico secondo l'invenzione consente, pertanto, di influire, in caso di bisogno, in modo programmato sulla distribuzione del caricamento a pressione del ceppo 5 del freno. In questo modo, il comportamento dell'usura dei ceppi 5 del freno può essere eventualmente ottimizzato.

Nelle figure 3 e 4 è mostrata un'altra forma di esecuzione del dispositivo di azionamento secondo l'invenzione. Questo si differenzia della prima forma di esecuzione per il fatto che come dispositivo di comando per l'eccentrico superiore 40 è previsto, al posto della leva rotante 50, un comando a motore elettrico 70. Inoltre, questa forma die esecuzione corrisponde esattamente alla forma di esecuzione indicata nelle figure 1 e 2, in modo che, in seguito, le parti uguali relative non vengano di nuovo illustrate.

Come emerge dalle figure 3 e 4, su un lato dell'eccentrico superiore 40 è flangiato il comando a motore elettrico 70 il quale, nell'esempio di esecuzione, è costituito da due motori elettrici 72 che, eventualmente, agiscono, tramite un corrispondente dispositivo di sostegno e un pignone, su una ruota dentata motrice (non indicata più dettagliatamente) dell'albero ad eccentrico 41. L'albero ad eccentrico 41 può essere ruotato, quindi, mediante appropriata attivazione dei motori elettrici 72 per l'azionamento del freno a disco. Eventualmente è possibile, naturalmente, prevedere soltanto un unico motore elettrico per l'azionamento dell'albero ad eccentrico.

Sebbene negli esempi di esecuzione descritti avanti sia mostrata una traversa 20 in cui sono avvitati due fusi di regolazione 30 con relativi pezzi prementi 31, l'invenzione può essere impiegata anche per una travesa in cui è previsto soltanto un unico fuso di regolazione 30 e un unico pezzo premente 31.

Per quanto riguarda ulteriori vantaggi e particolari dell'invenzione si rimanda esplicitamente ai disegni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di azionamento per un freno a disco in cui una traversa (20) è disposta in modo mobile in una pinza del freno (10) in direzione assiale (X) del disco (1) del freno e porta almeno un pezzo premente (31) che, durante l'azionamento, spinge un ceppo di freno(5) contro il disco (1) del freno dove, per lo spostamento della traversa (20), in questa è realizzato un dispositivo ad eccentrico (40, 50), il quale è sostenuto in modo fisso nella pinza (10) del freno e il cui asse di supporto (Y) si estende trasversalmente alla direzione assiale (X) del disco (1) del freno e trasversalmente all'asse longitudinale (Z) della traversa (20), caratterizzato dal fatto che il dispositivo ad eccentrico (40, 50) è costituito da due eccentrici (40, 50) disposti a distanza parallela nella traversa (20) dove soltanto uno (40) dei due eccentrici è accoppiato con un dispositivo di comando (60; 70) per lo spostamento della traversa (20). 20. Dispositivo di azionamento secondo la rivendicazione 1, in cui la traversa (20) porta due pezzi prementi (31) disposti, rispetto all’asse longitudinale (Z) della traversa (20), in ciascuna zona terminale della traversa (20), caratterizzato dal fatto che i due eccentrici (40, 50) sono disposti ad una distanza reciproca predeterminata sostanzialmente nella parte centrale tra i due pezzi prementi (31) su una linea che si estende in direzione assiale (X) del disco (1) del freno. 3. Dispositivo di azionamento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che l’entità dell'eccentricità dei due eccentrici (40, 50) è sostanzialmente di uguale grandezza. 4. Dispositivo di azionamento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che l'entità dell'eccentricità dei due eccentrici (40, 50) è regolata in modo lievemente diverso cosi da contrastare l'usura obliqua periferica. 5. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che ciascuno dei due eccentrici (40, 50) è formato da un albero (41, 51), il quale è disposto in due cuscinetti associati della pinza (10) del freno e presenta una zona centrale dell'eccentrico disposta in un cuscinetto associato della traversa (20). 6. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che l'eccentrico (40) accoppiato con il dispositivo di comando (60; 70) presenta un diametro maggiore dell'altro eccentrico (50). 7. Dispositivo di azionamento secondo le rivendicazioni 5 e 6, caratterizzato dal datto che l'eccentrico (40) presentante il diametro maggiore è disposto lateralmente alla traversa in un cuscinetto a rulli, mentre l'altro eccentrico (50) è disposto lateralmente all'eccentrico in un cuscinetto a rotolamento . 8. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che come dispositivo di comando è previsto un pistone (60) azionato da un cilindretto idraulico pneumatico oppure idraulico del freno. 9. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che come dispositivo di comando è previsto un propulsore a motore elettrico (70). 10. Dispositivo di azionamento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il propulsore a motore elettrico (70) è costituito da almeno un motore elettrico che agisce tramite un pignone su una ruota dentata motrice dell'albero ad eccentrico. 11. Dispositivo di azionamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto che ogni pezzo premente (31) è avvitato nella traversa (20) tramite un fuso (30) che funge da dispositivo di regolazione.